PROJEKT MODUŁOWEGO TYGLA WIELOPOZYCYJNEGO PRZEZNACZONEGO DO ODPAROWYWANIA MATERIAŁÓW METODĄ EB-PVD

Transkrypt

1 PROBLEMY EKSPLOATACJI 223 Adam MAZURKIEWICZ, Jerzy SMOLIK, Artur PIASEK, Tomasz SAMBORSKI Instytut Technologii Eksploatacji PIB, Radom PROJEKT MODUŁOWEGO TYGLA WIELOPOZYCYJNEGO PRZEZNACZONEGO DO ODPAROWYWANIA MATERIAŁÓW METODĄ EB-PVD Słowa kluczowe Metoda EB-PVD, wiązka elektronowa, tygiel wielopozycyjny. Streszczenie W artykule przedstawiono problemy dotyczące wykorzystania metody EB-PVD (electron beam physical vapour deposition) do odparowywania materiałów o róŝnych właściwościach cieplnych, w tym: róŝnych współczynnikach przewodności cieplnej, róŝnych temperaturach topnienia i parowania. Opisano proces odparowania materiału wiązką elektronową, a takŝe przedstawiono rozwiązania techniczne tygli i urządzeń, umoŝliwiające wytwarzanie powłok zło- Ŝonych metodą EB-PVD. Autorzy zaprezentowali nowatorski projekt modułowego tygla wielopozycyjnego, który materiałom o róŝnych właściwościach cieplnych zapewnia róŝną intensywność chłodzenia. UmoŜliwia to efektywne odparowanie róŝnych materiałów na tym samym etapie procesu technologicznego, co jest podstawą do komponowania powłok złoŝonych, tj. wieloskładnikowych, kompozytowych i wielowarstwowych.

2 224 PROBLEMY EKSPLOATACJI Wprowadzenie Rozwój opracowań technologicznych w inŝynierii powierzchni, a w szczególności rozwój technologii hybrydowych [1 3], polegających na łączeniu róŝnych metod obróbki powierzchniowej w jednym procesie technologicznym, stworzył nowe moŝliwości w wytwarzaniu złoŝonych materiałów powłok. Szczególną rolę w tym obszarze odgrywa metoda odparowania materiałów wiązką elektronową EB-PVD (electron beam physical vapour deposition) [4 5]. Podstawowym zjawiskiem w metodzie EB-PVD jest doprowadzenie materiału umieszczonego w tyglu do stanu parowania poprzez jego bombardowanie wiązką elektronów o duŝej energii. Koncentracja wiązki elektronów na małej powierzchni materiału umoŝliwia uzyskanie wysokich temperatur w strefie bombardowania i w efekcie odparowywanie materiałów trudnotopliwych, w tym: metali (W, Mo) oraz materiałów ceramicznych (Al 2 O 3 ). Te właśnie moŝliwości powodują, Ŝe metoda EB-PVD jest coraz częściej wykorzystywana w hybrydowych procesach obróbki powierzchniowej do wytwarzania powłok funkcjonalnych, komponowanych na bazie materiałów ceramicznych, np. powłok z barierą cieplną [6], powłok odpornych na zuŝycie przez tarcie [7] oraz powłok odpornych na zuŝycie erozyjne [8]. Z doświadczeń własnych autorów artykułu wynika, Ŝe wykorzystanie metody EB-PVD w konfiguracji z metodą rozpylania łukowego (Arc-Evaporation) umoŝliwia wytwarzanie funkcjonalnych powłok nanostrukturalnych, w tym zarówno kompozytowych, jak i wielowarstwowych [9 10]. 1. Odparowywanie materiałów wiązką elektronową Zjawiska będące wynikiem oddziaływania elektronów skupionych w wiązce elektronowej z ciałem stałym są bardzo złoŝone. Charakter i intensywność tych zjawisk są silnie uzaleŝnione zarówno od parametrów wiązki, tj. energii elektronów i kąta ich padania, jak i od parametrów ciała stałego, w tym: liczby atomowej pierwiastków składowych oraz jego gęstości. Zjawiska te moŝemy podzielić na dwie grupy: rozpraszanie spręŝyste elektronów wiązki, które następuje bez zmiany ich energii oraz rozpraszanie niespręŝyste, które charakteryzuje się częściową lub całkowitą utratą energii przez elektrony pierwotne. Straty energii elektronów rozpraszanych niespręŝyście, wskutek zderzeń z elektronami w ciele stałym, mogą inicjować róŝne zjawiska fizyczne, jak np: emisję elektronów wtórnych, emisję fotonów, emisję elektronów Augera i promieniowania rentgenowskiego lub teŝ przekazywać energię kinetyczną elektronom ciała stałego [11]. Wzbudzone elektrony materiału, wskutek zderzeń z innymi elektronami ciała stałego, rozprowadzają zaabsorbowaną energię i przekazują ją w postaci energii cieplnej do sieci krystalicznej bombardowanego materiału [12]. W efekcie następuje szybki i bardzo intensywny wzrost temperatury bombardowanego ciała stałego.

3 PROBLEMY EKSPLOATACJI 225 Rozkład temperatury w obszarze bombardowania zaleŝy od warunków rozpraszania elektronów w materiale [13]. Na rys. 1 pokazano schematycznie rozkład temperatur w obszarze padania wiązki elektronowej. NajwyŜsza temperatura panuje w strefie bezpośredniego wnikania elektronów w materiał (strefa 1). W tej strefie występuje najbardziej intensywne parowanie oraz moŝliwa jest sublimacja bombardowanego materiału. Bezpośrednio za strefą 1 występuje strefa przegrzanego materiału (strefa 2), w której temperatura materiału równieŝ przewyŝsza temperaturę parowania, ale intensywność procesu parowania jest znacznie mniejsza niŝ w strefie 1 i maleje wraz ze wzrostem odległości od miejsca padania wiązki. Strefa 2 przechodzi płynnie w strefę 3, w której temperatura bombardowanego materiału jest nadal większa od temperatury topnienia, ale mniejsza od temperatury parowania, tzw. strefa ciekła. Pomiędzy strefą ciekłą a ścianą tygla znajduje się strefa intensywnego chłodzenia (strefa 4), w której temperatura jest mniejsza od temperatury topnienia. Rys. 1. Schemat rozkładu temperatur w obszarze padania wiązki elektronowej O intensywności procesu odparowania materiału w wyniku bombardowania wiązką elektronów decyduje wielkość stref 1 i 2, które tworzą tzw. jeziorko parowania. Strefy 3 i 4 zabezpieczają tygiel przed przegrzaniem lub nadtopieniem, co w wyniku procesów dyfuzji lub mieszania mogłoby spowodować zanieczyszczenie odparowywanego materiału materiałem tygla.

4 226 PROBLEMY EKSPLOATACJI Wpływ właściwości materiałów na przebieg procesu ich odparowywania wiązką elektronową Wielkość poszczególnych stref oddziaływania wiązki elektronów z bombardowanym materiałem zaleŝy zarówno od energii wiązki, jak równieŝ od właściwości bombardowanego materiału, w tym: gęstości, ciepła właściwego, temperatur przemian fazowych oraz przewodności cieplnej. Głębokość wnikania elektronów w materiał zwiększa się wraz ze wzrostem napięcia przyspieszającego, natomiast maleje wraz ze wzrostem gęstości bombardowanego materiału [14]. Właściwości materiałów najczęściej stosowanych do osadzania powłok metodą EB-PVD, które istotnie wpływają na przebieg procesu ich odparowania wiązką elektronową pokazano w tabeli 1. Procesowi nagrzewania i odparowywania wiązką elektronów towarzyszy przeciwstawny proces chłodzenia poprzez ścianki tygla. WspółzaleŜność tych procesów powoduje, Ŝe wielkość stref 1 4 pokazanych na rys. 1, jest równieŝ uzaleŝniona od materiału i konstrukcji tygla, które mają znaczący wpływ na intensywność chłodzenia odparowywanego materiału [15]. Materiały o duŝym przewodnictwie cieplnym, np. Al, Cu, wymagają konstrukcji tygla zapewniającej niską intensywność odprowadzania ciepła. W przypadku zastosowania tygla miedzianego chłodzonego wodą ich odparowanie wymaga zastosowania dodatkowej izolacji termicznej, oddzielającej ścianki tygla od nagrzewanego wsadu. Na rys. 2 pokazano wsady Al oraz Cu odparowywane z miedzianego tygla chłodzonego wodą przy zastosowaniu izolacji ceramicznej. Tabela 1. Wybrane właściwości materiałów najczęściej stosowanych do osadzania powłok metodą EB-PVD Materiał Gęstość [g/cm 3 ] Przewodnictwo cieplne [W/(m*K)] Temperatura topnienia [ C] Temperatura wrzenia [ C] (P = 10 4 Torr) Zdolność odparowania techniką EB-PVD *) Al 2, BD Al 2 O 3 2, BD Cr 7,20 93, S Co 8, BD Cu 8, BD Fe 7,86 80, BD Gd 7,90 10, BD Mg 1, S Mo 10, BD Ni 8,90 90, BD Ti 4,50 21, BD W 19, D ZrO 2 5,89 1, D *) BD bardzo dobra, D dobra, S sublimacja.

5 PROBLEMY EKSPLOATACJI 227 a) b) Rys. 2. Widok aluminium (a) i miedzi (b) po procesie odparowania w miedzianym tyglu chłodzonym wodą przy zastosowaniu izolacji ceramicznej Materiały o niskim współczynniku przewodnictwa cieplnego i jednocześnie wysokiej temperaturze topnienia i wrzenia, np. Ti, Gd, Ni, Al 2 O 3, z powodzeniem moŝna odparowywać w miedzianych tyglach chłodzonych wodą. Proces odprowadzania ciepła do ścianek tygla jest na tyle mały, Ŝe dobierając odpowiednio moc wiązki moŝna prowadzić długotrwałe procesy odparowywania bez obawy przed przegrzaniem ścianek tygla. Przykładowe wsady Ti oraz Al 2 O 3 po procesie odparowywania bezpośrednio w tyglach miedzianych chłodzonych wodą pokazano na rys. 3. a) b) Rys. 3. Widok tytanu (a) oraz Al 2 O 3 (b) po odparowaniu w miedzianym tyglu chłodzonym wodą Materiały trudnotopliwe, np. W, Mo, charakteryzujące się wysoką temperaturą topnienia i wrzenia, duŝym współczynnikiem przewodności cieplnej oraz duŝą gęstością wymagają w procesie odparowania niskiej intensywności odprowadzania ciepła oraz stosowania duŝych wartości mocy wiązki. Szczególnym rodzajem materiałów są te, które podczas procesu bombardowania wiązką

6 228 PROBLEMY EKSPLOATACJI elektronów ulegają sublimacji, np. Cr, Mg. W przypadku obu wymienionych grup materiałów uzyskanie duŝej efektywności procesu parowania wymaga specjalnych zabiegów technologicznych, polegających na przemieszczaniu wiązki względem odparowywanego materiału. Przykładowe wsady: wolframu jako materiału trudnotopliwego oraz Cr jako materiału sublimującego, po procesach odparowywania bezpośrednio w tyglach miedzianych chłodzonych wodą pokazano na rys. 4. Analiza procesu odparowania róŝnych materiałów metodą wiązki elektronowej pozwoliła podzielić odparowywane materiały na cztery róŝne grupy, w zaleŝności od ich właściwości, tj.: materiały o duŝym współczynniku przewodności cieplnej, materiały o małym współczynniku przewodności cieplnej, materiały trudnotopliwe oraz materiały sublimujące, a takŝe wskazać wymagania dotyczące właściwości tygli, które materiałom z danej grupy zapewnią najbardziej odpowiednią dynamikę procesu chłodzenia. a) b) Rys. 4. Widok wolframu (a) oraz chromu (b) po odparowaniu w miedzianym tyglu chłodzonym wodą W przypadku materiałów o duŝym współczynniku przewodności cieplnej, w celu zapewnienia jak najbardziej efektywnego procesu ich odparowywania metodą wiązki elektronowej, wskazane jest stosowanie tygli charakteryzujących się niskim przewodnictwem cieplnym. W przypadku materiałów o małym współczynniku przewodnictwa cieplnego wskazane jest natomiast zapewnienie szybkiego odprowadzania ciepła z nagrzewanego wsadu przez ściany tygla, aby nie dopuścić do ich przegrzania. Odparowywanie materiałów trudnotopliwych, wymaga z kolei stosowania tygli zapewniających małą intensywność chłodzenia, ale jednocześnie odpornych na działanie wysokiej temperatury. Odparowanie materiałów sublimujących wymaga stosowania tygla o konstrukcji pozwalającej na ciągłą zmianę połoŝenia strefy działania wiązki elektronowej, np. poprzez wprowadzenie ruchu wsadu lub ruchu wiązki elektronowej.

7 PROBLEMY EKSPLOATACJI Rozwiązania techniczne wytwarzania powłok złoŝonych metodą EB-PVD MoŜliwości osadzania powłok złoŝonych, w tym: wieloskładnikowych oraz wielowarstwowych, determinuje konstrukcja urządzeń EB-PVD, która musi umoŝliwiać odparowywanie róŝnych materiałów w jednym procesie technologicznym. W praktyce stosowane są w tym celu dwa róŝne rozwiązania konstrukcyjne. Jednym z nich są stanowiska wyposaŝone w większą liczbę dział elektronowych i większą liczbę tygli [16] (rys. 5a) oraz stanowiska z jednym działem elektronowym wyposaŝone w tygiel wielopozycyjny specjalnej konstrukcji [17] (rys. 5b). Zaletą urządzeń wyposaŝonych w kilka dział elektronowych jest moŝliwość indywidualnego sterowania parametrami wiązki dla kaŝdego odparowywanego materiału. Poszczególne materiały są odparowywane z oddzielnych tygli o indywidualnych systemach chłodzenia. Wadą takiego rozwiązania jest natomiast bardzo duŝy koszt urządzenia oraz trudności konstrukcyjne wynikające z konieczności wyeliminowania wzajemnego wpływu systemów odchylania poszczególnych dział elektronowych, konieczności stosowania rozbudowanego systemu sterowania pracą poszczególnych dział elektronowych oraz systemu zabezpieczeń przed promieniowaniem rentgenowskim. a) b) Rys. 5. Schemat urządzenia EB-PVD wyposaŝonego w cztery działa elektronowe Rozwiązaniem, które pozwala na wyeliminowanie konieczności stosowania kilku dział elektronowych, jest rozwiązanie z wykorzystaniem tygla wielopozycyjnego. Stosowane są dwa warianty rozwiązań konstrukcyjnych tygla wielopozycyjnego: tygiel wielopozycyjny obrotowy oraz stacjonarny. Tygiel wielopozycyjny obrotowy przystosowany jest do współpracy ze stacjonarnym układem odchylania wiązki elektronowej. Materiały umieszczone w poszczególnych gniazdach tygla podawane są do strefy odparowania przez odpowiednio

8 230 PROBLEMY EKSPLOATACJI zaprogramowany jego obrót (rys. 6a). Odparowywanie materiałów z tygla wielopozycyjnego stacjonarnego jest realizowane przez zaprogramowane przełączanie wiązki elektronowej pomiędzy kolejnymi gniazdami (rys. 6b). a) b) Rys. 6. Schemat urządzenia EB-PVD wyposaŝonego w multitygiel: a) obrotowy, b) wielopozycyjny W obu rozwiązaniach konstrukcyjnych tygla wielopozycyjnego warunki chłodzenia wszystkich odparowywanych materiałów, umieszczonych w poszczególnych gniazdach są jednakowe, co uniemoŝliwia zapewnienie wymaganych warunków chłodzenia w przypadku odparowywania materiałów o róŝnych właściwościach cieplnych. 4. Projekt modułowego tygla wielopozycyjnego W celu stworzenia moŝliwości technicznych do róŝnicowania intensywności chłodzenia w poszczególnych gniazdach tygla wielopozycyjnego, autorzy artykułu opracowali projekt konstrukcyjny wielopozycyjnego tygla modułowego. Koncepcja modułowego tygla wielopozycyjnego powstała poprzez podział tygla wielopozycyjnego na cztery moduły, zgodnie z przeprowadzonym powyŝej podziałem materiałów na cztery główne grupy, tj.: materiały o duŝym współczynniku przewodności cieplnej, materiały o małym współczynniku przewodności cieplnej, materiały trudnotopliwe, materiały sublimujące. W celu odparowania materiałów o małym współczynniku przewodnictwa cieplnego (np. Ti, Gd, Ni, Al 2 O 3 ), które wymagają intensywnego odprowadzania ciepła ze ścianek tygla zaprojektowano typowy tygiel miedziany chłodzony bezpośrednio wodą (rys. 7a). Miedź ze względu na duŝą przewodność cieplną (401 W/(m K)) skutecznie odprowadza ciepło od roztopionego wsadu nagrzanego do temperatury C, co umoŝliwia prowadzenie długotrwałych procesów osadzania bez groźby przegrzania tygla. Dla materiałów o duŝym współczynniku przewodności cieplnej (np. Al, Cu) oraz niskiej temperaturze topnienia, które wymagają tygla charakteryzującego się

9 PROBLEMY EKSPLOATACJI 231 małą przewodnością cieplną, zaprojektowano tygiel wykonany z materiału ceramicznego (Al 2 O 3, ZrO 2, BN) pokazany na rys. 7b. Dla materiałów trudnotopliwych (np. W, Mo), charakteryzujących się duŝą przewodnością cieplną i jednocześnie wysoką temperaturą topnienia ( C), wymagających konstrukcji tygla o ograniczonym przewodnictwie cieplnym, zaprojektowano tygiel grafitowy (rys. 7c), którego wewnętrzna powierzchnia została pokryta powłoką z barierą cieplną na bazie ZrO 2 o grubości 150 µm. Niski współczynnik przewodnictwa cieplnego (24 W/(m K)), wysoka temperatura topnienia (3600 C) oraz dodatkowa bariera cieplna na powierzchni wewnętrznej (NiCoCrAlY/ZrO 2 +Y 2 O 3 ) umoŝliwiają pracę tygla w temperaturach powyŝej 3500 C. Rys. 7. Elementy modułowego tygla wielopozycyjnego: (a) tygiel miedziany bezpośrednio chłodzony wodą, (b) tygiel ceramiczny, (c) tygiel grafitowy ograniczający powierzchnię styku odparowywanego materiału z chłodzonym tyglem, (d) tygiel obrotowy Dla materiałów sublimujących (np. Cr, Mg), które wymagają stosowania tygla o konstrukcji pozwalającej na ciągłe przemieszczanie odparowywanych obszarów materiału w strefie działania wiązki elektronowej, zaprojektowano tygiel obrotowy chłodzony wodą (rys. 7d). Wprowadzenie obrotu tygla pozwala na równomierne odparowywanie materiału z całej powierzchni wsadu. Całość konstrukcji stanowi okrągły blok miedziany, z wyznaczonymi czterema gniazdami zlokalizowanymi po obwodzie tygla (rys. 8a).

10 232 PROBLEMY EKSPLOATACJI Rys. 8. Korpus miedziany modułowego tygla wielopozycyjnego: (a) widoczne moduły przeznaczone do odparowywania róŝnych materiałów, (b) przesłona obrotowa Gabaryty zewnętrzne oraz umiejscowienie gniazd dopasowane zostało do moŝliwości technologicznych układu odchylania wiązki elektronowej wykorzystywanego w urządzeniu Specjal EB-PVD, zaprojektowanym i wytworzonym w Instytucie Technologii Eksploatacji PIB w Radomiu. Woda chłodząca doprowadzana jest do tygla poprzez centralną magistralę umiejscowioną w osi tygla i rozprowadzona kanałami chłodzącymi wewnątrz miedzianej podstawy. Tygiel jest wyposaŝony w obrotową przesłonę zasłaniającą niewykorzystywane podczas procesu osadzania gniazda tygla w celu uniknięcia zanieczyszczania osadzanym materiałem (rys. 8b). Podsumowanie Metoda odparowywania materiałów poprzez bombardowanie wiązką elektronową (EB-PVD) umoŝliwia odparowanie materiałów trudnotopliwych, dzięki czemu stwarza unikalne moŝliwości w konfigurowaniu powłok funkcjonalnych. Główną wadą metody EB-PVD jest natomiast istotne ograniczenie w procesach odparowywania róŝnych materiałów w jednym procesie technologicznym. Realizacja takich procesów wymaga drogich rozwiązań technicznych, jak np. kilku dział elektronowych i kilku tygli bądź teŝ świadomych ograniczeń jakościowych poprzez odparowywanie kilku materiałów z jednego tygla wielopozycyjnego i przy zastosowaniu systemu dynamicznego odchylania wiązki elektronowej. Zdaniem autorów artykułu bardzo skutecznym technicznie i jednocześnie atrakcyjnym ekonomicznie rozwiązaniem wydaje się być wykorzystanie w tym zakresie wielopozycyjnego tygla modułowego. Dzięki zróŝnicowanej konstrukcji poszczególnych gniazd szybkość chłodzenia umieszczonych w nich materiałów dostosowana jest do ich właściwości cieplnych. Jednocześnie autorzy artykułu wskazują na moŝliwość modyfikowania przedstawionego rozwiązania w kierunku zapewnienia zróŝnicowanej szybkości chłodzenia poszczególnych gniazd tygla o takiej samej konstrukcji. Jest to moŝ-

11 PROBLEMY EKSPLOATACJI 233 liwe poprzez rozdzielenie kanałów chłodzenia poszczególnych tygli i indywidualne sterowanie szybkością przepływu medium chłodzącego w kaŝdym z nich. Praca naukowa wykonana w ramach realizacji Programu Strategicznego pn. Innowacyjne systemy wspomagania technicznego zrównowaŝonego rozwoju gospodarki w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka. Bibliografia 1. Hogmmark S., Jacobson S., Larsson M.: Design and evaluation of tribological coatings, Wear 246 (2000) Donet C., Erdemir A.: Historical developments and new trends in tribological and solid lubricant coatings, Surface and Coatings Technology (2004) Smolik J., Mazurkiewicz A.: The development of surface hybrid technologies as a result of practical industrial applications, Problemy Eksploatacji 3 (2010) Haynes J.A., Lance M.J., Pint B.A., Wright I.G.: Characterization of commercial EB-PVD TBC systems with CVD (Ni, Pt)Al bond coatings, Surface and Coatings Technology (2001) Movchan B.A., Yakowchuk K.Y.: Graded thermal barrier coatings, deposited by EB-PVD, Surface and Coatings Technology (2004) Mazurkiewicz A., Smolik J.: Development of novel nano-structure functional coatings with the use oft he original hybrid device, Materials Science Forum Vol. 674 (2011) Movchan B.A., Marinski G.S.: Gradient protective coatings of different application produced by EB-PVD, Surface and Coatings Technology (1998) Smolik J., Mazurkiewicz A.: The deposition of Ni/Cr-Cr3C2 composite coatings by Arc-EB hybrid technology, Materials Science Forum Vol. 674 (2011) Wolf E.D., Singh J., Naramsimhan K.: Synthesis and characterization of multilayered TiC/TiB2 coatings deposited by ion beam assisted, electron beam physical vapor deposition (EB PVD), Surface and Coatings Technology 165 issue 1 (2003) Richert M., Mazurkiewicz A., Smolik J.: Chromium carbide coatings obtained by the hybryd PVD methods, Archives of Material Science and Engineering vol. 43, issue 1, November 2010, Burakowski T.: Wiązka elektronowa i moŝliwości jej wykorzystania do poprawy własności powierzchni, Mechanik 8 9 (1995)

12 234 PROBLEMY EKSPLOATACJI Szymański H., Friedel K., Słówko W.: Urządzenia elektronowiązkowe, WNT, Oczoś K.: Kształtowanie materiałów skoncentrowanymi strumieniami energii, WUPR, Rzeszów Vutova K., Vassilieva V., Mladenov G.: Simulation of the heat transfer process through treated metal, molted in a water-cooled crucible by an electron beam, Vacuum vol. 48 n. 2 (1997) Metzner Ch., Goedicke K., Hoetzsch G., Scheffel B., Heinss J.-P.: Electron beam-pvd for enhanced surface properties on metallic strips and sheets, Surface and Coatings Technology (1997) Prabhu V., Indraneel V., Sohyung Cho, Jogender S.: Rapid manufacturing of rhenium components using EB-PVD, Rapid Prototyping Journal, vol. 11 (2005) Sielanko W., Czopik A., Jędrzejczyk M., Kulabko A., Krawczyk S., Kozłowski M.: Odchylanie wiązki elektronów o duŝej mocy w urządzeniach EB-PVD, Problemy Eksploatacji 1 (2007) Recenzent: Michał SZOTA Multi-position modular crucible for the evaporation of materials by EB-PVD Key words EB-PVD, electron beam, multi-position crucible. Summary The article presents problems concerning the use of the EB-PVD method (electron beam physical vapour deposition) for the evaporation of materials with different thermal properties including different coefficients of thermal conductivity, and different melting points and evaporation temperatures. The evaporation process of material by electron beam is described and the technical solutions for crucibles and devices that enable the production of composite coatings by EB-PVD are presented. The authors present an innovative design of a multi-position modular crucible that provides different cooling intensities for materials with different thermal properties. This enables the efficient evaporation of various materials in the same technological process, which is essential for composing compound coatings, i.e. multi-component, composite and multi-layer.